专利名称：太阳能电池用硅片的钻石线切割设备及工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及晶体硅片加工领域，特别涉及一种加工太阳能电池用硅片的钻石线切 割设备及工艺。
背景技术：
近年来，以太阳能电池发电为基础的光伏产业迅猛发展，导致单晶硅片相关的设 备制造厂商不断增加，各种新式设备层出不穷，相应的也产生了多样的硅片加工方法。目 前，市场上大多数的硅棒切割工艺采用的主流切割工艺为“裸钢线+磨料浆液”。这种采用 游离磨料的切割方式与以往的内圆切割工艺相比，具有可切割大直径硅棒和多组同时切割 以及降低硅料消耗等优势，但也存在以下的明显不足1、加工后的硅片被脂基研磨液污染， 增大了后续硅片的清洗难度，导致清洗成本增加，2、使用之后的切削研磨液需处理才能排 放，极易造成环境污染；3、切割工艺为游离磨粒的材料去除机理，由于切削能力有限，因此 其加工效率较低。为避免传统的“裸钢线+磨料浆液”方法带来的上述不足，人们尝试引用钻石线锯 的切割工艺进行晶硅片的切割加工。钻石线锯是将高硬度、高耐磨性的金刚石微粉通过一 定的方法固结在切割钢线上，从而单纯依靠冷却水的加工方法对晶硅进行切割的方法。目 前，该方法的主要不足主要体现在以下两方面1、由于钻石线锯在切割过程中钢线的抖动 较大，使得加工后的硅片产生较大的表面损伤层以及较大的TTV (总厚度公差)，影响硅片的 加工质量。2、钻石线锯较大的切割速度以及较强的切割能力会使得加工后的硅片产生大量 的崩边不良，极大地降低硅片的完好率，从而影响了其在硅片切割行业的应用。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术的不足，提供一种新的钻石线锯的切割设备及 工艺，以消除现有钻石线锯的加工工艺存在的上述缺陷。本发明是通过这样的技术方案实现的太阳能电池用硅片的钻石线切割设备包括 导轮部分，导轮部分中包括两个主槽轮，其特征在于，在两个主槽轮之间增加一个直径小于 主槽轮的小槽轮，小槽轮的轮槽上端外径切线与两主槽轮的轮槽上端外径切线重合，保持 在同一水平位置，小槽轮的槽形与两主槽轮的槽形相同，过小槽轮圆心的垂线到两个主槽 轮圆心的距离相等，小槽轮作为导轮，用于导引通过两主槽轮间的钻石钢线，从而达到减小 其在切割过程中的抖动性，使得该设备具备较好的钢线运行稳定性。太阳能电池用硅片的钻石线切割工艺，其特征在于，所述工艺包括如下次序的步 骤
(1)选择硬度与待切割硅棒相当的材质粘接在切割料座上，并用IOkg的砝码压紧4小 时，所述粘接材质可选用大理石，所述粘接剂为914胶，粘接剂与固化剂的比例为1 1 1 :3，优选 1 :2ο，粘接剂与固化剂的比例为:1:1 1 :3，优选1 :2。
(2)将所要加工的硅棒粘接在大理石上，并用15kg砝码压紧6小时，粘接剂为914 胶，粘接剂与固化剂的比例为1 :3 1 :5，优选1 :4 ；
(3)将与切割硅棒长度相同的树脂条粘接在硅块的上方，所用粘接剂为914胶，粘接时 间为4小时，所述树脂条宽度为3mm，厚度为Imm ；
(4)硅棒切割过程中冷却水温度为23度，切割时的冷却水流量为100 120L/min，优 选 110L/min ；
(5)本发明所涉及硅棒在切割过程中的钻石线锯张力为沈 ^N，优选27N；
(6)本发明所涉及硅棒在切割结尾处，即剩余1/8 1/10的切割行程，优选1/9，采用 0. 5 0. 7mm/min的切割速度，优选0. 6mm/min ；
(7)切割后的硅片去胶冲洗水的温度为50 70度，优选60度；冲洗时间为10 15min，优选 13min。本发明在所述钻石线切割设备的导轮部分的两个主槽轮之间增加一个直径小于 主槽轮的小槽轮，减少了钻石线锯在切割过程中钢线的抖动，提高了硅片的加工质量；本发 明加工硅片的方法不仅具有较大的产量优势，而且在硅片加工质量方面也可以取得较好的 效果，同时消除传统切割方式即“裸钢线+磨料浆液”所带来的环境污染等问题，崩边率仅 为0. 5%，在降低硅片崩边率方面取得较好的效果。
图1、本发明所涉及设备的导轮分布俯视图； 图2、本发明所涉及设备的导轮分布主视图； 图3、本发明所涉及的硅块的粘接示意图。1、主槽轮，2、中心槽轮，3、切割线，4、引导条，5、单晶，6、大理石，7、料座。
具体实施例方式为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明
如图1至图3所示，太阳能电池用硅片的钻石线切割设备，导轮部分包括两个主槽 轮1，在两个主槽轮1之间增加一个直径小于主槽轮1的小槽轮2，使小槽轮2的轮槽上端 外径切线与两主切割槽轮1的轮槽上端外径切线重合，保持在同一水平位置安装，小槽轮2 的槽形与两个主切割槽轮1的槽形相同，过小槽轮2圆心的垂线到两个主槽轮圆心的距离 相等，小槽轮2作为导轮，用于导引通过两个主切割槽轮1间的钻石钢线，从而达到减小其 在切割过程中的抖动性，使得该设备具备较好的钢线运行稳定性。本实例所用钢线为日本产钻石线锯，钻石线径为150μπι。所用主切割槽轮1槽距 为 350 μπι ；
首先，用粘接剂固化剂=1 2的美国胶将长度为300mm的大理石板粘料座上，并用 10 kg的砝码紧压4小时。其次，用粘接剂固化剂=1 的914胶将长度为300mm的单晶粘接在大理石板上， 并用15 kg的砝码紧压6小时。单晶的长宽均为125mm。然后，将粘接好的单晶安装在多线切割机上。切割张力为27N，前8/9的切割过程 中采用1. 5mm/min的切割速度。后1/9切割过程中采用0. 6mm/min的切割速度。切割过程中所用冷却水温度为23度，流量为110 L/min。具体实施的切割工艺如下
权利要求
1.太阳能电池用硅片的钻石线切割设备，包括导轮部分，导轮部分中包括两个主槽轮， 其特征在于，在两个主槽轮之间增加一个直径小于主槽轮的小槽轮，小槽轮的轮槽上端外 径切线与两主槽轮的轮槽上端外径切线重合，保持在同一水平位置，小槽轮的槽形与两主 槽轮的槽形相同，过小槽轮圆心的垂线到两个主槽轮圆心的距离相等，小槽轮作为导轮，用 于导引通过两主槽轮间的钻石钢线，从而达到减小其在切割过程中的抖动性，使得该设备 具备较好的钢线运行稳定性。
2.太阳能电池用硅片的钻石线切割工艺，其特征在于，所述工艺包括如下次序的步骤(1)选择硬度与待切割硅棒相当的材质粘接在切割料座上，并用IOkg的砝码压紧4小 时，所述粘接材质可选用大理石，所述粘接剂为粘接剂为914胶，，粘接剂与固化剂的比例 为1 :1 1 :3，优选1 2 ；(2)将所要加工的硅棒粘接在大理石上，并用15kg砝码压紧6小时，粘接剂为914胶， 粘接剂与固化剂的比例为:1 :3 1 :5，优选1 4 ；(3)将与切割硅棒长度相同的树脂条粘接在硅块的上方，所用粘接剂为914胶，粘接时 间为4小时，所述树脂条宽度为3mm，厚度为Imm ；(4)硅棒切割过程中冷却水温度为23度，切割时的冷却水流量为100 120L/min，优 选 110L/min ；(5)本发明所涉及硅棒在切割过程中的钻石线锯张力为沈 ^N，优选27N；(6)本发明所涉及硅棒在切割结尾处，即剩余1/8 1/10的切割行程，优选1/9，采用 0. 5 0. 7mm/min的切割速度，优选0. 6mm/min ；(7)切割后的硅片去胶冲洗水的温度为50 70度，优选60度；冲洗时间为10 15min，优选 13min。
全文摘要
本发明涉及一种加工太阳能电池用硅片的钻石线锯的切割设备及工艺，采用的钻石线锯的切割设备包括一个位于两主槽轮间的导轮，钻石钢线通过的导轮导引过渡，从而达到减小其在切割过程中的抖动性，工艺包括硅棒在切割过程中的钻石线锯张力为26～28N，硅棒在切割结尾处，即剩余1/8～1/10的切割行程，采用0.5～0.7mm/min的切割速度，本发明的方案不仅大大的提高了硅片加工产品产量，而且在硅片加工质量较好，同时消除传统切割方式即“裸钢线+磨料浆液”所带来的环境污染问题，具有实用和推广价值。
文档编号B28D5/04GK102059750SQ20101058522
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者刘涛, 危晨, 孙红永, 张雪囡, 汪雨田, 沈浩平, 王岩, 王聚安, 范猛, 郭红慧, 靳立辉 申请人:天津市环欧半导体材料技术有限公司